Nuevas retinas artificiales: adiós al bastón blanco de los ciegos incluso aunque sufran enfermedades graves
Neurocientíficos e ingenieros italianos de materiales están desarrollando un polímero que servirá para fabricar retinas artificiales. En su estudio, publicado en la revista “Nature Photonics“, el equipo dirigido por Fabio Benfenati ha sido capaz de probar la capacidad del nuevo material de convertir luz en estímulos eléctricos y demostrar su efectividad en implantes realizados en ratas.
Los investigadores italianos alcanzaron resultados iniciales prometedores en 2011, y anuncian ahora públicamente el cultivo de neuronas sobre un polímero biorgánico sin alterar las funciones biológicas de la red neuronal. Aquellos primeros resultados parecían indicar que en un futuro podría aplicarse este material en la fabricación de retinas artificiales.
Dos años después, el equipo italiano ha demostrado las propiedades ópticas del material y expuesto unos resultados preliminares que demuestran su efectividad en animales vivos.
A pesar de que otros grupos trabajan en el desarrollo de microchips para restaurar la visión de personas afectadas por degeneración macular o retinitis pigmentaria, este material polimérico podría implantarse en retinas dañadas o retinas artificiales sin la utilización de más implantes electrónicos. Su ventaja frente a estos últimos reside en su fácil adaptación a la forma del ojo y su gran flexibilidad. En su experimento, asociaron el polímero a retinas dañadas y comprobaron que gracias a sus investigaciones, los pulsos de luz se convertían en actividad eléctrica, de forma similar a lo que ocurre de manera natural con los fotorreceptores de retinas normales. Una vez que el material se expone a la luz, acumula al parecer las cargas negativas en su superficie, y luego éstas se convierten en positivas en las células nerviosas, momento en que estas se activan eléctricamente.
Aunque el material no respondía frente a la luz con la misma efectividad que los receptores normales de retinas no dañadas, este experimento suponía un avance considerable para pacientes con enfermedades degenerativas que causan ceguera. Para demostrar la eficacia de inplantes con este nuevo polímero, decidieron comenzar los experimentos en animales. Utilizando ratas de laboratorio que sufrían retinitis pigmentaria inducida, el equipo italiano observó que era capaz de restaurar en parte la visión de los animales. Aunque aún queda un largo camino para utilizar este material en la práctica médica habitual, sin duda estos resultados suponen una esperanza para los pacientes aquejados de este tipo de enfermedades.
Otro esfuerzo: descifrar el código que comunica la retina con el cerebro
Casi al mismo tiempo que el equipo italiano los investigadores de la Universidad de Cornell Sheila Nirenberg y Chethan Pandarinath,
lograron descifrar el código que comunica la retina con el cerebro para implantarlo posteriormente en la prótesis.
Lo que hace posible un nuevo tipo de implante que ofrece una vía de esperanza por devolver la vista a personas con ceguera. El desarrollo de una retina artificial consiguió restaurar la visión en ratones, quienes pasaron a tener una visión con detalle de las imágenes.
La investigación, presentada por la Universidad de Cornell, supone un hito que se espera se confirme antes de 2014.
Ambos investigadores aseguran haber descifrado el código de la retina del mono, esencialmente idéntico al del ser humano. Una esperanza de que en el futuro se puedan diseñar y probar dispositivos de forma rápida y efectiva para personas con ceguera.
Un experimento que les llevó a descifrar el código o patrón que usa el ojo para enviar información visual al cerebro a través del nervio óptico. Este patrón fue implementado a una prótesis de retina consiguiendo que los ratones alcanzaran el 90% de su capacidad visual llegando a reconstruir la imagen de la cara de un bebé.
Según el Dr. Nirenberg: “esta es la primera prótesis que tiene el potencial de proporcionar una visión normal o casi normal, ya que incorpora el código que mejora significativamente el rendimiento de la prótesis. Mucho más que simplemente ampliando la resolución. Creo que podremos lograr que la retina implantada en ratones ciegos les haga volver a ver. Intentamos a partir de aquí y de la forma más rápida posible hacer lo mismo en humanos.
El avance de este estudio puede beneficiar a quienes sufren enfermedades retinianas, como la degeneración macular o la retinitis pigmentosa.
En estos casos, aunque se produce ceguera, el nervio óptico no queda dañado. Por esta razón la ciencia ha buscado a través de esta vía implantes que puedan sustituir los fotorreceptores de la retina.
La investigación de Nirenberg y Pandarinath podría ser el principio de una tecnología que ayude a la medicina a recuperar la visión en los más de 25 millones de personas que padecen ceguera por degeneración de la retina. Sólo en Estados Unidos, la cifra de afectados asciende a unos 10 millones, y más de un millón de éstos terminan quedándose ciegos.
Los implantes han sido diseñados precisamente para que incluyan a personas que sufren degeneración macular y retinitis pigmentosa, que causan deterioro de la visión en numerosas personas de todo el mundo y están amenazados de ceguera. Sólo en Estados Unidos, la cifra de afectados asciende a unos 10 millones, y más de un millón de éstos quedan ciegos.
Los primeros pacientes operados experimentaron algún grado de mejoría visual variable y en ciertos casos incluyó la capacidad para leer cartas, la percepción del color y la expansión del campo visual. Algunos pacientes recuperaron su capacidad para reconocer rasgos faciales, algo imposible antes de la implantación del chip ASR que tiene unas 5.000 células microscópicas de energía solar, que convierten luz en impulsos eléctricos. El propósito del chip es reemplazar a los fotorreceptores dañados, las células fotosensibles del ojo, que normalmente convierten luz en señales eléctricas dentro de la retina. La pérdida de estas células se produce en casos de retinitis pigmentosa y otras enfermedades de la retina.
Por vías diferentes y lugares distantes, unos de otros llegamos a una esperanza común, las nuevas retinas con inplantes posibles. Aquí la explicación
Otros pacientes han experimentado mejorías en sus actividades cotidianas como desplazarse sin tropezar con objetos en su casa, y ver la hora en un reloj y hasta poder pasear por el campo.
Las pruebas clínicas están todavía en Fase II, por lo que Pollack admite que es muy pronto para determinar qué porcentaje de pacientes podría experimentar una mejora en la visión y en su capacidad de resolución. Si éste y futuros estudios muestran seguridad y eficacia en el chip, y éste es aprobado por la FDA, entonces en un plazo tan breve como de tres a cinco años estaría disponible para la gente.
Los biólogos y oftalmólogos japoneses crean retinas artificiales con un sistema de cultivo tridimensional
Los científicos japoneses Mototsugu Eiraku y Yoshiki Sasai del Centro de Desarrollo Biológico Riken, lograron crear retinas artificiales a base de células madre embrionarias. El estudio ha sido probado con éxito en ratones.
Los oftalmólogos nipones describieron su experiencia en un artículo publicado en la revista Nature, donde explicaron cómo las células madre pueden diferenciarse y fusionarse después sin la influencia química y física de otros tejidos en una copa óptica capaz de formar la estructura característica de la retina.
Para ello, los científicos utilizaron un novedoso sistema de cultivo de tejidos tridimensional.
Según Nature, el esfuerzo exitoso puede ayudar al desarrollo de trasplantes derivados de las células madre para reparar la retina.
El doctor Yoshiki Sasai, director del grupo de organogénesis y neurogénesis del Centro Riken de Biología del Desarrollo de Kobe (Japón), dirigió el equipo que ha conseguido realizar un cultivo ocular, logrando que un grupo de células madre formen una retina en una placa (copa) de laboratorio. Es un avance oftalmológico que podría beneficiar a millones de personas que tienen degeneración macular, retinosis pigmentaria y glaucoma.
Sasai explica en el artículo de “Nature” la técnica científica gracias a la cual el equipo ha conseguido el desarrollo de una retina en una placa de cultivo tridimensional.
“Pusimos una sola capa de células madre embrionarias de ratón en una placa (copa) de cultivo, junto con células ‘cebadoras’, las cuales transmiten señales químicas que promueven la maduración de las células madre más allá de su estado embrionario. Aunque sabíamos que la lámina en cuestión no replicaba exactamente el contorno de los órganos humanos, queríamos averiguar si la propia señalización química de las células bastaba para inducirlas a generar los tipos neuronales especiales que caracterizan el desarrollo temprano del ojo”, indica el científico.
En 2005 el equipo de Sasai inventó un método que permitía a las células madre flotar en una solución de cultivo y superar las restricciones bidimensionales que imponen las técnicas de laboratorio.
Así, suspendieron células dispersas sobre una “minúscula cantidad de medio líquido en una copa de laboratorio”
Las células neuroepiteliales comenzaron a unirse a sus compañeras de copa, a enviarse señales y terminaron formando estructuras cerebrales específicas tras recibir órdenes químicas que provienen del exterior celular. Y al cabo de cuatro días “se organizaron espontáneamente en una esfera hueca de una monocapa de células, un neuroepitelio”. Una de esas señales insta al desarrollo del diencéfalo, que más tarde da paso a la retina”,
El profesor Sasai concluye que “nuestro trabajo aún no ha terminado. Todavía desconocemos el mecanismo de formación del cáliz óptico”. Sin embargo, la técnica desarrollada por el doctor japonés tiene un gran valor en la investigación básica.
Poder crear retinas artificiales permitiría investigar la patología de las enfermedades comunes del ojo y poder llegar a desarrollar medicamentos y terapias génicas que podrían revertir la degeneración de la retina.
En un artículo publicado en la misma edición de Nature y firmado por Robin Ali y Jane Sowden, se afirma que un sistema tridimensional equivalente para el ser humano podría servir para reproducir enfermedades y probar medicamentos mediante el uso de células madre pluripotentes inducidas generadas a partir de los tejidos de los pacientes.
Eiraku y Sasai acompañan el estudio con una serie de fotos y vídeos que registran por primera vez en tiempo real los estadios tempranos del desarrollo del ojo en los mamíferos, con la particularidad de que las imágenes no provienen de animales vivos sino de un cultivo de laboratorio.
Esto nos abre una gran esperanza y nuevas alternativas de tratamientos futuros de implantes en pacientes afectados en daños de la retina y ceguera.
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